BIM技术在机电安装工程中的应用

摘要：介绍了BIM技术的应用优势及特点，阐述了BIM技术在机电安装工程中的具体应用情况，BIM技术对于提高机电安装工程的施工质量具有重要意义。

關键词：BIM技术;机电安装工程;BIM模型

1 BIM技术的应用优势

BIM是一种以三维数字设计和工程软件作为基础的常用可视化建筑信息模型，在机电安装过程中可以用其搭建一个科学高效的施工建设工作平台，是建筑机电安装工程实现信息化管理和精细化管理的重要工具。随着建筑功能分类的不断细化以及建筑工程施工体系的不断完善，由消防控制、楼宇自动控制等多个子系统组成的建筑机电系统日渐复杂，对机电安装工程的设计与施工提出了更高的要求。受到现场施工环境、人为因素等影响，机电安装施工过程中常出现设备管线碰撞、施工图纸与现场实际情况不符等问题。BIM技术可以在一定程度上提高机电安装工程的施工、设计与管理水平，从根源上解决绝大多数工程施工问题，真正意义上做到了对机电安装工程从设计到竣工的全面优化。

BIM技术的应用优势包括：（1）提高设计水平。设计人员利用BIM和构建三维可视化机电模型，可全方位展示工程信息，消除人为因素对工程设计质量造成的影响。例如，运用BIM技术开展规划方案模拟、协同设计、性能分析、设计成果审核等工作。（2）提高施工水平。运用BIM开展施工模拟试验，提前发现并更正所存在的工程设计、技术等方面问题，防止出现各类施工问题，减小返工概率。（3）规范工程管理。BIM可以在无人工干预的情况下，自动完成各项基础性管理工作，如施工信息采集、工程成本预算审核等，为后续工程管理工作的开展打下坚实基础，提供信息支持。同时，BIM还可以开展工程跟踪管理工作，如跟踪检测施工材料的使用情况等。（4）规范物资采购标准。BIM可以在所构的建模型中明确展示不同类型材料以及设备的种类、数量、性能等参数，以提供标准化的物资采购依据。项目不同阶段的BIM应用要点如图1所示。

2 BIM技术特点

为了充分发挥BIM技术的作用，保证技术体系与工程体系之间的高度匹配，施工单位必须全面掌握BIM技术特点，明确技术应用方向。根据目前BIM技术的实际运用情况来看，BIM技术特点主要包括：（1）可视化。用户可以在已知工程信息、设计方案的基础上，构建三维可视化建筑信息模型，直观展示建筑情况，如空间构造、各类设备管线安装位置等，确保设计人员可以直观了解整体建筑设计效果。（2）一致性。工程设计方、施工方、建设方可以同时观察所构建的三维可视化模型，获取相关工程信息，相互之间通过BIM平台实时沟通交流意见，编辑修正数据，有效解决了传统施工模式中存在的信息不畅、协调困难等问题。同时，为多专业系统设计、施工活动的开展提供基础条件。（3）模拟性。BIM软件具有模拟试验功能，可以根据导入的设计方案来模拟工程施工过程，显示可能会存在的施工问题。（4）优化性。从本质上来讲，机电安装工程是一个不断优化的过程，需要持续解决各项设计、施工问题。BIM技术可以向工作人员展示工程实际信息，消除时间、复杂信息对工程优化造成的制约，帮助工作人员掌握更全面的信息数据。同时，BIM技术还具有项目自动优化功能，节省了项目优化时间，简化了优化过程，提高了项目经济效益。

3 BIM技术在机电安装工程中的具体运用

3.1    构建机电专业BIM模型

在机电安装工程的施工准备阶段，技术人员要对相关工程信息进行采集和整理，在其基础上构建可视化三维信息模型，为后续项目设计、施工及管理活动的开展提供信息支持。设计人员在构建BIM模型时，要根据工程所处阶段来构建特定类型的三维模型。例如，在初步设计阶段，需要构建建筑机电系统的细部模型、近似设备模型，持续向模型中导入相关构建信息，如设备安装位置、数量、材质属性等。在施工图设计阶段，则构建详细的施工模型，绘制各专业施工图，便于后续工程量计算、造价预算、系统仿真分析等工作的开展。同时，要求设计人员掌握各类三维模型的建模要点。在构建暖通模型时，工作人员可选择使用Revit软件进行操作，创建二维施工图纸，将图纸与土建参照模型导入Revit软件，使用链接功能定位源点，确保各项链接导入文件的一致性。在开展管线碰撞调节工作时，需更换特定类型的三通、弯头构件，对部分构件参数加以修正，在必要情况下改变管线连接方式。在构建建筑结构模型时，应以建筑结构图纸为主要参照，向Revit软件中导入建筑土建模型与CAD文件链接。随后，将CAD二维图纸转换为三维模型，在模型中做好各项精确标注，如楼板、墙体等构件的相对位置与规格尺寸。

某层暖通水管的BIM模型如图2所示。

3.2    开展机电深化设计

在机电安装工程初步设计阶段，受到人为因素影响，设计方案中往往存在诸多问题，设计效果与工程建设要求存在一定差距。因此，可运用BIM技术开展机电深化设计工作，具体运用包括管线碰撞检测、管线综合布置。其中，在开展管线碰撞检测时，设计人员可选择使用Revit软件的碰撞检查功能，锁定各处管线设备的碰撞点位，自动生成检测报告，并直接在三维信息模型中对光纤设备位置进行移动。但是，碰撞检测所产生的数据运算量较大，且检查方式较为单一，无法开展跨专业碰撞检测。因此，在必要情况下，应配合使用Navisworks软件，在该软件中导入所构建的各专业模型，如电气模型、暖通模型、管道模型等。随后，使用该软件开展跨专业碰撞检测试验，并将检测结果导入Revit软件，对碰撞点位进行修正处理。

在管线综合布置环节，传统设计方式是设计人员对CAD图纸进行叠加处理，以此反映设备管线分布情况。但是，在图纸叠加数量过多时，极易出现图形混乱、管线设备具体位置模糊等问题，也无法直观、清晰显示不同设备管线的关系。BIM技术可以将二维平面图纸转换为三维立体施工图纸，清晰、直观地显示不同设备管线的相对位置。同时，在设计人员对部分机电设备、管线安装位置与方向进行调整时，BIM软件将自动对相对应的预留孔洞位置尺寸进行修正。

3.3    施工过程模拟

在机电安装工程施工階段，可运用BIM技术开展施工模拟试验，根据设计方案模拟工程施工过程，虚拟建造建筑物。施工模拟试验操作如下：向BIM软件中导入设计图纸，使用软件自带的Timeliner功能，向软件中依次导入施工组织计划、各类管线与机电设备的文件链接。BIM软件即可以三维动画形式来显示机电安装工程的模拟施工过程，包括可能出现的施工问题、人工材料资源需求量、施工进度等。施工过程中，可能会出现不可控因素导致的各类施工问题，例如，在长春明宇广场项目中，施工人员对机电安装顺序不熟悉，导致施工顺序倒置，先安装下层管线，后安装上层管线。对此，企业可以选择使用Navisworks软件事先进行区域施工模拟，根据施工计划划定工期节点，使用BIM软件模拟机电安装过程，生成可视化文件，对视频文件进行渲染处理，协同开展技术交底工作。

机电安装工程的施工模拟效果如图3所示。

3.4    三维可视化技术交底

在传统的机电安装工程施工中，由于现场环境复杂、管线与机电设备种类繁多、施工流程烦琐，在技术交底环节，部分施工人员无法正确了解施工意图、明确各类管线与机电设备的安装要点，这主要是由于施工人员通过二维CAD图纸来了解施工情况具有局限性。而运用BIM技术可以根据构建的可视化三维模型来开展技术交底工作，直观、立体地呈现机电安装工程的设计效果，帮助施工人员正确、全面地了解施工意图，掌握各项操作要点，减少人为因素对机电安装质量造成的影响。

3.5    工程量统计

工作人员仅需在BIM软件中设置若干分区，导入材料、种类等工程信息，设定各项操作指令。随后，软件将基于程序运行准则，自动开展分区、分类、分段统计工作，对各区段内的机电设备与配套管线安装工程量、材料用量进行统计计算。而在传统工程施工模式下，往往采取人工统计方式，不但需要企业投入大量人力资源用于重复性、基础性的数据采集运算工作，而且受到人为因素影响，最终统计结果的准确性难以得到保障，不利于工程造价管理、工期管理等工作的进一步有效开展。

4 结语

根据上述内容可知，BIM技术在机电安装工程中有着显著的应用价值，用于深化设计、技术交底、施工过程模拟、工程量统计等诸多方面，可有效防止出现设计方案变更、返工等问题，提升机电安装工程的施工效率与施工质量，提高工程建设企业的经济效益。

[参考文献]

[1] 马书林.BIM在机电安装工程中的应用分析[J].住宅与房地产，2019（33）：142.

[2] 高虎.BIM技术在建筑机电安装工程中的应用[J].电工技术，2018（24）：137-138.

[3] 姜晓龙.BIM技术在机电安装工程中的应用研究[D].长春：吉林建筑大学，2017.

收稿日期：2020-09-04

作者简介：李晓兰（1986—），女，吉林人，工程师，研究方向：道路桥梁。